第三種電気主任技術者・2016年度・電力

2016年度 電力 問1

下記の諸元の揚水発電所を、運転中の総落差が変わらず、発電出力、揚水入力ともに一定で運転するものと仮定する。この揚水発電所における発電出力の値 [kW][ \text{kW} ]、揚水入力の値 [kW][ \text{kW} ]、揚水所要時間の値 [h][ \text{h} ] 及び揚水総合効率の値 [%][ \% ] として、最も近い値の組合せを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。

揚水発電所の諸元

  • 総落差: H0=400 m H_{0}=400 \text{ m}
  • 発電損失水頭: hG=H0 h_{G}=H_{0} の 3% 3\%
  • 揚水損失水頭: hP=H0 h_{P}=H_{0} の 3% 3\%
  • 発電使用水量: QG=60 m3/s Q_{G}=60 \text{ m}^{3}/\text{s}
  • 揚水量: QP=50 m3/s Q_{P}=50 \text{ m}^{3}/\text{s}
  • 発電運転時の効率: 発電機効率 ηG× \eta_{G} \times 水車効率 ηT=87% \eta_{T}=87\%
  • ポンプ運転時の効率: 電動機効率 ηM× \eta_{M} \times ポンプ効率 ηP=85% \eta_{P}=85\%
  • 発電運転時間: TG=8 h T_{G}=8 \text{ h}
2016年度 電力 問1の問題図1

出典:第三種電気主任技術者 2016年度 電力 問1

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正答:(5)

要点

正解は(5)です。

  1. 発電出力 PG P_G
    有効落差 HG=H0−hG=400×(1−0.03)=400×0.97=388 m H_G = H_0 - h_G = 400 \times (1 - 0.03) = 400 \times 0.97 = 388 \text{ m}
    PG=9.8QGHGηTηG=9.8×60×388×0.87≈198 453 kW P_G = 9.8 Q_G H_G \eta_{T}\eta_{G} = 9.8 \times 60 \times 388 \times 0.87 \approx 198\,453 \text{ kW}
    約 198 500 kW 198\,500 \text{ kW} となる。

  2. 揚水入力 PP P_P
    全揚程 HP=H0+hP=400×(1+0.03)=400×1.03=412 m H_P = H_0 + h_P = 400 \times (1 + 0.03) = 400 \times 1.03 = 412 \text{ m}
    PP=9.8QPHPηPηM=9.8×50×4120.85≈237 505 kW P_P = \dfrac{9.8 Q_P H_P}{\eta_{P}\eta_{M}} = \dfrac{9.8 \times 50 \times 412}{0.85} \approx 237\,505 \text{ kW}
    約 237 500 kW 237\,500 \text{ kW} となる。

  3. 揚水所要時間 TP T_P
    上部貯水池での水量は発電と揚水で等しい必要がある(損失等は無視)。
    QG×TG=QP×TP Q_G \times T_G = Q_P \times T_P より、
    TP=QG×TGQP=60×850=9.6 h T_P = \dfrac{Q_G \times T_G}{Q_P} = \dfrac{60 \times 8}{50} = 9.6 \text{ h}

  4. 揚水総合効率 η \eta
    η=発電電力量揚水電力量×100=PGTGPPTP×100 \eta = \dfrac{\text{発電電力量}}{\text{揚水電力量}} \times 100 = \dfrac{P_G T_G}{P_P T_P} \times 100
    または、効率の積と水頭比からも求められるが、電力量比で計算すると:
    η=198 453×8237 505×9.6×100≈69.6% \eta = \dfrac{198\,453 \times 8}{237\,505 \times 9.6} \times 100 \approx 69.6 \%

したがって、(5)が正解となる。

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正解は(5)です。

  1. 発電出力 PG P_G
    有効落差 HG=H0−hG=400×(1−0.03)=400×0.97=388 m H_G = H_0 - h_G = 400 \times (1 - 0.03) = 400 \times 0.97 = 388 \text{ m}
    PG=9.8QGHGηTηG=9.8×60×388×0.87≈198 453 kW P_G = 9.8 Q_G H_G \eta_{T}\eta_{G} = 9.8 \times 60 \times 388 \times 0.87 \approx 198\,453 \text{ kW}
    約 198 500 kW 198\,500 \text{ kW} となる。

  2. 揚水入力 PP P_P
    全揚程 HP=H0+hP=400×(1+0.03)=400×1.03=412 m H_P = H_0 + h_P = 400 \times (1 + 0.03) = 400 \times 1.03 = 412 \text{ m}
    PP=9.8QPHPηPηM=9.8×50×4120.85≈237 505 kW P_P = \dfrac{9.8 Q_P H_P}{\eta_{P}\eta_{M}} = \dfrac{9.8 \times 50 \times 412}{0.85} \approx 237\,505 \text{ kW}
    約 237 500 kW 237\,500 \text{ kW} となる。

  3. 揚水所要時間 TP T_P
    上部貯水池での水量は発電と揚水で等しい必要がある(損失等は無視)。
    QG×TG=QP×TP Q_G \times T_G = Q_P \times T_P より、
    TP=QG×TGQP=60×850=9.6 h T_P = \dfrac{Q_G \times T_G}{Q_P} = \dfrac{60 \times 8}{50} = 9.6 \text{ h}

  4. 揚水総合効率 η \eta
    η=発電電力量揚水電力量×100=PGTGPPTP×100 \eta = \dfrac{\text{発電電力量}}{\text{揚水電力量}} \times 100 = \dfrac{P_G T_G}{P_P T_P} \times 100
    または、効率の積と水頭比からも求められるが、電力量比で計算すると:
    η=198 453×8237 505×9.6×100≈69.6% \eta = \dfrac{198\,453 \times 8}{237\,505 \times 9.6} \times 100 \approx 69.6 \%

したがって、(5)が正解となる。

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